| Einleitung Die Drehzahl ist beim arbeiten mit spanenden Maschinen eine wichtige Information für optimale Arbeitsergebnisse. Die in diesem kleine Projekt vorgestellte Messeinrichtung ermöglicht es auf eine Umdrehung genau dies an einer Maschine zu ermitteln. Die in der dritten Version vorgestellte Schaltung ist eine Weiterentwicklung der schon vorgestellten Schaltungen. Geändert wurde die Baugröße und die Schnittstellen. Aus Platzgründen wurde der Opto-Koppler weggelassen. Ansonsten entsprechen HW & SW den beiden anderen Versionen.
Die Theorie Es gibt in der Elektronik zwei Methoden zur Ermittlung einer Drehzahl: - zählen der Umdrehungen innerhalb eines festen Zeitfensters - messen der Zeit die eine Umdrehung benötigt. Die erste Methode ist die genaueste da sie direkt und ohne Umrechnunng den gewünschten Wert ausgibt. Sie hat aber einige entscheidende Nachteile. - für genaue Werte muss mindestens 1 Minute gemessen werden, was zu einer langsamen Anzeige führt. - misst man in einem kleineren Zeitfenster (1 sec.) dann muss der Messwert mit 60 multipliziert werden um auf einen Minutenwert zu kommen. D.h. der kleinste Messwert ist somit auch 60, was unbrauchbar ist. Die zweite Methode ist in unserem Fall die Bessere. Es wird die Zeit gemessen die eine Umdrehung benötigt. Aus diesem ermittelten Wert wird die Drehzahl errechnet. Damit dies funktioniert muss eine genau Zeitmessung erfolgen. Dies ist mit modernen µProzessoren kein Problem wenn der Takt über ein Quarz erzeugt wird. Die hiermit erreichbare Genauigkeit ist voll ausreichend. Um die Anzeige ruhig zu halten wird der Mittelwert aus 10 Messzyklen gebildet. D.h. eine Spindel muss sich erstmal 28 mal drehen bevor der erste Messwert ausgegeben wird. Dies verhindert flackern und zappeln der Anzeige. Die Schaltung Die eingesetzte Schaltung besteht aus 5 Blöcken - +5V Regler - Anzeige mit Decoder - µProzessor Atmega8 - Komparator für Reflex oder Gabel Lichtschranke Die Schaltung kann sowohl mit Gleichspannung als auch mit Wechselspannung versorgt werden. Ideal sind 9V, mit dieser Spannung wird der Spannungsregler am geringsten thermisch belastet. Meine Tests haben ergeben das bis 12V DC kein Kühlkörper notwendig ist. Der Trimmer R1 dient zur Einstellung der Schaltschwelle des Komparators für die Lichtschranke. Er sollte so eingestellt werden das die Schaltsignale eindeutig erkannt werden können. Die Lichtschranken müssen über ein 4 adriges abgeschirmtes Kabel angeschloßen werden. Die Schirmung darf nur einseitig aufgelegt werden und zwar auf der Seite der Platine. Maximale Länge des Kabels 1m. Sensoren Der Eingang für die Lichtschranken enthält neben dem Komparator für die Signalaufbereitung auch die Widerstände für die Arbeitspunkt Einstellung der Lichtschranke. Die angebene Dimensionierung ist für die Reflexlichtschranke CNY70 ausgelegt. Kommen andere Lichtschranken mit dem gleichen Schaltungsprinzip zum Einsatz so müssen sowohl R2 & R3 gemäß der Hersteller Vorgaben angepasst werden. Die Beschaltung des Komparators R1 & R19 sind davon nicht betroffen. Mit R1 muss nur ein neuer Arbeitspunkt eingestellt werden, der ein jitterfreies Signal an den µProzessor liefert. Bei der Platzierung des Sensor an der Maschine sollte man auf folgendes achten: - Vibrationsfreie Montage - Kein Öl, Fett oder KSM Kontakt für den Sensor. Wichtig vor Allem bei optischen Sensoren. - Sensorkabel schirmen, Prinzip schon weiter oben erklärt. - Sensorkabel darf sich weder in Werkstücken noch in rotierenden Maschinenteilen verfangen können. - Die Nähe von Motorendstufen möglichst meiden. Anzeige Die Anzeige übermittelt verschiedene Informationen zum Betriebszustand des Messgerätes. Nach dem Einschalten werden 4 Nullen in der Anzeige angezeigt. Wird der erste Messimpuls empfangen wird nur noch eine Null angezeigt ab der nächsten Umdrehung erfolgt dann die Anzeige des ersten Messwertes. Sollte die Drehzahl über 9999 RPM gehen oder der Messimpuls unsauber sein, werden 4 Nullen mit eingeschalteten Dezimalpunkten angezeigt, dies ist die Überlauf Anzeige. Fallen die Messimpulse aus wird nach 2048mS die Anzeige auf Null gesetzt. Laufen wieder saubere Messimpulse ein aktualisiert sich die Anzeige automatisch. Wenn Jemand die Platine oder den programmierten Prozessor benötigt bin ich gerne behilflich. Mail genügt. Salu Hans |
Grössenvergleich V1 / V3
Die beiden Platinen
Eingebaut in das Gehäuse
Schaltbild
Bestückungsplan der beiden Platinen
